鎂合金微弧氧化復(fù)合膜層制備與性能研究.pdf

1、鎂合金重量輕、比強(qiáng)度比剛度高、減震性、切削加工性能、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性均良好，易于鑄造，對(duì)環(huán)境無污染，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。微弧氧化是在陽極氧化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種表面改性新技術(shù)，利用微區(qū)電弧放電在金屬表面生成陶瓷狀氧化膜，大幅提高鎂合金的耐蝕性。本文采用微弧氧化技術(shù)及化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化結(jié)合的方法在AZ91D鎂合金表面制備了復(fù)合陶瓷氧化膜，研究不同粉體復(fù)合對(duì)微弧氧化膜性能的影響，并采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(X

2、RD)、電化學(xué)等現(xiàn)代檢測(cè)手段對(duì)其進(jìn)行表征。
　　 采用微弧氧化法在鎂合金表面制備復(fù)合納米Al2O3粉體的微弧氧化膜。研究了Al2O3粉體的加入、超聲波等對(duì)微弧氧化膜性能的影響。結(jié)果表明，加入Al2O3粉末后陶瓷膜孔洞減少，且疏松層變得較致密；膜層相成分增加了純相Al2O3；陶瓷膜Al元素含量明顯增多。在氧化過程中輔以超聲波能促進(jìn)膜層中Al2O3的含量。在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)表明，加入Al2O3粉末后陶瓷膜的耐蝕

3、性有很大提高。
　　 采用微弧氧化法在鎂合金表面制備復(fù)合納米TiO2粉體的微弧氧化膜。研究了TiO2粉體的加入對(duì)微弧氧化膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入TiO2粉體后陶瓷膜孔洞減少，且疏松層變得緊實(shí)；膜層相成分增加了鈦氧化物。在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)表明，加入TiO2粉體后陶瓷膜的耐蝕性有提高，同時(shí)膜層具有一定的光催化性能，實(shí)現(xiàn)了膜層功能化的目的。
　　 分別采用添加Ni粉、Fe粉、Ti粉、Co粉制備了各

4、類性能良好的微弧氧化膜。利用中性鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)極化曲線技術(shù)對(duì)不同粉體復(fù)合陶瓷膜試樣進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明不同粉體的添加在一定程度上都提高了陶瓷膜的耐蝕性能，Ti、Ni粉復(fù)合膜尤為顯著。腐蝕實(shí)驗(yàn)中，基體合金試樣的表面完全被腐蝕，微弧氧化膜層的腐蝕方式主要是點(diǎn)蝕，添加粉體的復(fù)合陶瓷膜的點(diǎn)蝕現(xiàn)象最輕，耐腐蝕性能得到了提高。復(fù)合金屬粉體后，陶瓷膜表面比較光滑致密，但還是有少量的微孔出現(xiàn)，陶瓷膜截面由內(nèi)部致密層和外部疏松層組成，致密層組織致密

5、，與基體結(jié)合緊密，屬于冶金結(jié)合，疏松層組織有些微孔。電解液中的粉體參與了成膜反應(yīng)進(jìn)入了微弧氧化膜，以氧化物的形式存在于膜層?？梢酝ㄟ^改變粉體濃度等參數(shù)來調(diào)整膜層的相組成，這有利于膜層的進(jìn)一步改性。
　　 采用化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化相結(jié)合的新工藝制備灰黑色復(fù)合陶瓷膜。研究了轉(zhuǎn)化溶液組成對(duì)微弧氧化膜的影響，利用L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化出化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液最佳工藝條件：高錳酸鉀+鉬酸鈉8g/L，醋酸鎳8g/L，時(shí)間10min，pH=3。實(shí)驗(yàn)結(jié)